Scoperto un nuovo materiale che non si espande o contrae da -269 a 1126 °C

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Scoperto un nuovo materiale che non si espande o contrae da -269 a 1126 °C

Un team di ricercatori dell’australiana UNSW (University of New South Wales) ha trovato un nuovo materiale “miracoloso” che non si espande o contrae su un intervallo di temperatura estremamente ampio (da -269 a 1126 °C), tanto che potrebbe trattarsi di uno dei materiali più stabili noti fino a oggi.

Un materiale così avanzato – composto da scandio, alluminio, tungsteno e ossigeno – potrebbe essere di fondamentale importanza in strumenti meccanici di precisione, aerospazio e impianti medici, ma in genere ovunque venga richiesta stabilità alla variazione di temperatura.

Lo studio, pubblicato su Chemistry of Materials, ha confermato la stabilità strutturale di “Sc1.5 Al0.5W3O12“, rilevando solo minime modifiche ai legami, alla posizione degli atomi di ossigeno e alle rotazioni delle disposizioni degli atomi. Cosa ancora più interessante, a causa della sintesi piuttosto semplice dei materiali e della buona disponibilità di allumina e ossido di tungsteno, è possibile una produzione su larga scala di questo materiale.

Lo scandio è più raro e più costoso, ma stiamo sperimentando altri elementi che potrebbero essere sostituiti e mantenere la stabilità”, ha affermato il professor Neeraj Sharma. “Stavamo conducendo esperimenti con questi materiali in associazione alla nostra ricerca basata sulle batterie, per scopi non correlati, e casualmente ci siamo imbattuti in questa singolare proprietà di questa particolare composizione“, ha aggiunto.

La caratterizzazione del materiale e delle sue proprietà è stata svolta con diversi strumenti, tra cui un diffrattometro per polveri ad alta risoluzione chiamato Echidna. “Curiosamente, gli esperimenti suggeriscono che questi piccoli spostamenti atomici e aggiustamenti sembrano avvenire in modo cooperativo”, ha spiegato la dottoressa Helen Maynard-Casely. “I movimenti e le rotazioni di atomi e raggi sono abbastanza ordinari, ma questo comportamento correlato era abbastanza inaspettato“.

I dati cristallografici hanno illustrato come la combinazione di distorsioni sottili ma osservabili delle unità poliedriche, la lunghezza dei legami, angoli e atomi di ossigeno consentono al materiale di assorbire i cambiamenti di temperatura.

“Sono le lunghezze dei legami che si stanno espandendo? È lo spostamento degli atomi di ossigeno? Oppure l’intero ruota poliedro? Abbiamo tre fattori che sono in correlazione”, si chiedono i ricercatori. “A questo punto, non è chiaro se uno o tutti questi fattori siano responsabili della stabilità nell’intervallo di temperatura e stiamo indagando ulteriormente per cercare di isolare il meccanismo”, ha spiegato il professor Sharma.

I ricercatori fanno notare, tuttavia, che poiché questa specifica composizione del materiale ha dimostrato questa proprietà, potrebbero essere in gioco fattori diversi dai raggi atomici, come un comportamento cristallografico o dinamico più complesso.

Sono stati avviati studi su altre forme del materiale, ma al momento rapporti leggermente diversi degli elementi non hanno mostrato l’espansione termica zero osservata in questa combinazione specifica. Siamo quindi alla ricerca di base, ben lontani da qualsiasi applicazione reale, ma è da queste scoperte come questa – per giunta, come nella migliore tradizione, casuale – che arrivano progressi spesso inattesi.

Fonte: http://feeds.hwupgrade.it/

 

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